镁合金作为轻质的工程结构材料,其在汽车、航空航天和其它领域的应用前景广阔。然而,现有镁合金的高温力学性能等还难以满足工业生产的需要。因此,有必要开发高性能的新型耐热镁合金。Mg-Zn-Ca镁基合金作为一种潜在的高温镁合金,其研究正引起国内外的关注和重视。然而,目前国内外对于Mg-Zn-Ca镁基合金的研究主要集中在组织表征及时效行为方面,对进一步通过合金化和/或微合金化改善合金组织和性能方面的研究还非常少。因此,针对Mg-Zn-Ca镁基合金进一步合金化和/或微合金化的组织和性能控制展开研究,对于高性能Mg-Zn-Ca镁基合金的开发及扩大镁合金的应用具有非常重要的理论指导意义和实际应用价值。本文基于Mg-3.8Zn-2.2Ca（wt.%）三元新型镁合金,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、差热分析（DSC）以及抗拉性能和蠕变性能测试等手段,研究了Ce、Sn和Zr添加对Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金显微组织和力学性能的影响,尤其是对铸态组织及抗拉性能和蠕变性能的影响,并得到了以下主要研究结果:1)Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金主要由α-Mg、Mg₂Ca和Ca₂Mg₆Zn₃三种相组成,其中Ca₂Mg₆Zn₃相主要呈连续和/或断续状分布。Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金凝固过程中发生的相变主要包括在430°C附近发生的L→α-Mg+Mg₂Ca二元共晶反应和在400°C附近发生的L→α-Mg+Ca₂Mg₆Zn₃二元共晶反应。2)添加0.5-2.0wt.%Ce能有效细化Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金的晶粒,并且随着Ce含量从0.5 wt.%增加到2.0wt.%,合金的晶粒尺寸逐渐减小。同时,添加0.5 wt.%和1.0 wt.%Ce都能使Mg-3.8Zn-2.2Ca合金组织中部分Ca₂Mg₆Zn₃相的形貌从最初的连续块状向细小的颗粒状转变,然而,添加2.0wt.%Ce则使合金组织中的Ca₂Mg₆Zn₃和Mg12Ce混合在一起,并使Ca₂Mg₆Zn₃+Mg12Ce混合相的形貌向粗大的断续块状转变。此外,添加0.5-2.0wt.%Ce能改善Mg-3.8Zn-2.2Ca合金的抗拉性能和蠕变性能。在含Ce合金中,添加了1.0wt.%Ce的Mg-3.8Zn-2.2Ca合金显示出了最佳的抗拉强度和延伸率,而添加了2.0wt.%Ce的合金则具有最佳的屈服强度和蠕变性能。3)在含Sn的Mg-3.8Zn-2.2Ca合金中会形成CaMgSn相,并且随着Sn量从0.5%增加到2.0wt.%,合金中CaMgSn相的数量增加,其形貌从最初的连续和/或准连续网状向准连续和/或断续状转变。同时,含Sn合金的晶粒也被明显细化,并且添加了1.0wt.%Sn合金的晶粒相对较细。此外,添加0.5wt.%和1.0wt.%Sn均可以改善合金的抗拉性能和蠕变性能,而添加2.0wt.%Sn尽管可以改善合金的屈服强度和蠕变性能,但其对合金的拉伸强度和延伸率是不利的。在添加了0.5wt.%, 1.0wt.%和2.0wt.%Sn的三种合金中,以添加了1.0wt.%Sn的合金具有优化的抗拉性能和蠕变性能。4)添加0.5-1.5wt.%Zr到Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金中没有引起任何新相形成,但使合金中Ca₂Mg₆Zn₃相由最初的连续/准连续块状变为准连续和/或断续块状。同时,含Zr的Mg-3.8Zn-2.2Ca镁合金晶粒被有效细化,并且随着Zr含量从0.5wt.%增加到1.5wt.%,合金晶粒尺寸逐渐减小。此外,添加0.5-1.5wt.%Zr能改善Mg-3.8Zn-2.2Ca合金的抗拉性能,但降低了合金的抗蠕变性能。在含Zr合金中,添加了1.5wt.%Zr的Mg-3.8Zn-2.2Ca合金显示出了相对优化的抗拉性能和抗蠕变性能。